JP6583247B2 - Light emitting device - Google Patents
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Description
本開示は、発光装置に関する。 The present disclosure relates to a light emitting device.
例えば特許文献1には、1つのパッケージと、パッケージ内に配された赤色LED、緑色LED、及び青色LEDと、これら三色のLEDを覆うようにパッケージの内に配された透光性の封止樹脂部と、を含み、パッケージが、青色LEDより発される光により励起されて光を発する蛍光体を含んでなる、発光装置が記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses a single package, a red LED, a green LED, and a blue LED arranged in the package, and a translucent seal arranged in the package so as to cover these three colors of LEDs. And a light-emitting device comprising a phosphor that emits light when excited by light emitted from a blue LED.
また、特許文献1において先行技術文献として挙げられている特許文献2には、画像表示パネルに表示する画像の3原色の色情報に同期して、赤色LEDと緑色LEDと青白色LEDへの供給電力をそれぞれ動的に制御することが記載されている。 Further, in Patent Document 2 cited as a prior art document in Patent Document 1, supply to a red LED, a green LED, and a blue-white LED is performed in synchronization with color information of three primary colors of an image displayed on an image display panel. It is described that each power is dynamically controlled.
上記従来の発光装置では、優れた色再現性を得られるとしても、三色のLEDへの供給電力をそれぞれ動的に制御するために、少なくとも4つの外部接続端子が必要であり、駆動回路の構成も複雑になる。 In the conventional light emitting device, even if excellent color reproducibility can be obtained, at least four external connection terminals are required to dynamically control the power supplied to the three colors of LEDs, and the drive circuit The configuration is also complicated.
そこで、本発明の一実施の形態は、給電用の外部接続端子が最少2つでよい、色再現性に優れる発光装置を提供することを目的とする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a light-emitting device with excellent color reproducibility, which requires at least two external connection terminals for power supply.
本発明の一実施の形態の発光装置は、赤色発光する第1発光素子と、緑色発光する第2発光素子と、青色発光する第3発光素子と、前記第3発光素子の光を吸収して発光する波長変換物質を含み、前記第1乃至第3発光素子を覆う透光性部材と、を備え、前記第1発光素子、前記第2発光素子、及び第3発光素子が直列接続されており、同一順電流値における前記第3発光素子の放射束が前記第1発光素子の放射束及び前記第2発光素子の放射束より大きく、前記波長変換物質が緑色乃至赤色発光する蛍光体であることを特徴とする。 A light emitting device according to an embodiment of the present invention absorbs light of a first light emitting element that emits red light, a second light emitting element that emits green light, a third light emitting element that emits blue light, and the third light emitting element. A translucent member that includes a wavelength converting substance that emits light and covers the first to third light emitting elements, wherein the first light emitting element, the second light emitting element, and the third light emitting element are connected in series. The radiant flux of the third light emitting element at the same forward current value is greater than the radiant flux of the first light emitting element and the radiant flux of the second light emitting element, and the wavelength converting material is a phosphor that emits green to red light. It is characterized by.
本発明の一実施の形態によれば、給電用の外部接続端子が最少2つでよく、色再現性に優れる発光装置が得られる。 According to one embodiment of the present invention, a minimum of two external connection terminals for power supply is required, and a light emitting device having excellent color reproducibility can be obtained.
以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する発光装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。また、図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings as appropriate. However, the light-emitting device described below is for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following unless otherwise specified. The contents described in one embodiment and example are applicable to other embodiments and examples. In addition, the size, positional relationship, and the like of members illustrated in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation.
なお、可視波長域は波長が380nm以上780nm以下の範囲とし、青色域は波長が420nm以上480nm以下の範囲、緑色域は波長が500nm以上560nm以下の範囲、黄色域は波長が560nmより長く590nm以下の範囲、橙色域は波長が590nmより長く610nmより短い範囲、赤色域は波長が610nm以上750nm以下の範囲とする。 The visible wavelength range is a wavelength range of 380 nm to 780 nm, the blue range is a wavelength range of 420 nm to 480 nm, the green range is a wavelength range of 500 nm to 560 nm, and the yellow range is longer than 560 nm to 590 nm. The orange region has a wavelength longer than 590 nm and shorter than 610 nm, and the red region has a wavelength between 610 nm and 750 nm.
<実施の形態1>
図1Aは、実施の形態1に係る発光装置100の概略上面図である。図1Bは、図1AのA−A断面における概略断面図である。図1Cは、発光装置100における波長変換物質の構成の別の例を示す概略断面図である。図1Dは、発光装置100の概略下面図である。
<Embodiment 1>
1A is a schematic top view of light-
図1A〜1Dに示すように、実施の形態1の発光装置100は、赤色発光する第1発光素子20Rと、緑色発光する第2発光素子20Gと、青色発光する第3発光素子20Bと、透光性部材40と、を備えている。第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bは、直列接続されている。透光性部材40は、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bを覆っている。透光性部材40は、第3発光素子20Bの光を吸収して発光する波長変換物質30を含んでいる。そして、波長変換物質30は、緑色乃至赤色発光する蛍光体である。
As shown in FIGS. 1A to 1D, the light-
より詳細には、発光装置100は、基体10を更に備えている。基体10は、表面実装型発光ダイオード用のパッケージである。基体10は、第1リード電極11aと、第2リード電極11cと、樹脂成形体15と、を備えている。樹脂成形体15は、第1リード電極11a及び第2リード電極11cを保持している。基体10は、底面が素子載置面となる凹部を有している。基体10の凹部底面の一部は、第1リード電極11aの表面、及び第2リード電極11cの表面により構成されている。第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bは、基体10の素子載置面上に載置されている。第2発光素子20G及び第3発光素子20Bは電気的絶縁性の接着部材60で、第1発光素子20Rは導電性の接着部材65で、其々素子載置面に接着されている。また、第1発光素子20Rと第3発光素子20B、並びに第2発光素子20Gと第3発光素子20Bは、ワイヤ50によって互いに直列に接続されている。第1発光素子20Rは、正極端子となる第1リード電極11aと接着部材65で接続されている。第2発光素子20Gは、負極端子となる第2リード電極11cとワイヤ50で接続されている。透光性部材40は、基体10の凹部内に充填されている。
More specifically, the
このような発光装置100は、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bが其々、蛍光体の発光に比べてスペクトル線幅の狭い半導体発光素子であるため、色再現性に極めて優れている。また、発光装置100は、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bが直列接続されているので、給電用の外部接続端子が最少2つ、すなわち1つの正極端子と1つの負極端子でよい。よって、発光装置100の駆動回路を簡素に構成することができる。
In such a light-
なお、同一順電流値において、第3発光素子20Bの放射束は、第1発光素子20Rの放射束より大きく、且つ第2発光素子20Gの放射束より大きい。このような第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bを直列接続した場合、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bには同一値の順電流が流れて、第3発光素子20Bが最も大きい放射束で発光する。そこで、第3発光素子20Bが発する青色光の一部を波長変換物質30に吸収させることによって、発光装置100の赤色、緑色、青色の各色の放射束の均衡を図ることができる。また、波長変換物質30が発する緑色域及び赤色域の光の放射束は、第1発光素子20R及び第2発光素子20Gの放射束として加味することができる。これにより、発光装置100の好ましい色度範囲の白色発光が得られる。なお、ここでいう順電流値は、所定の順電流値であってよいが、1mA以上1000mA以下であることが好ましく、20mA以上200mA以下であることがより好ましい。
At the same forward current value, the radiant flux of the third
なお、本明細書における、「赤色発光する」、「緑色発光する」、「青色発光する」とは、第1発光素子20R、第2発光素子20G、第3発光素子20B、又は波長変換物質30の発光が、ヒトの視覚によってその光色に認識されることを意味する。それは、例えば、発光ピーク波長がその光色域にあることであるが、その光色域以外の波長成分を含んでいてもよい。特に、蛍光体の発光は、半導体発光素子に比べてスペクトル線幅が広く、多くの波長成分を含んでいる。このため、波長変換物質30の緑色乃至赤色発光は、第1発光素子20R及び/若しくは第2発光素子20Gの発光ピーク波長と同じ波長成分を含んでおり、それにより第1発光素子20R及び第2発光素子20Gの放射束を補うことができるのである。
In this specification, “red light emission”, “green light emission”, and “blue light emission” refer to the first
また、透光性部材40の波長変換物質30の含有量は、発光装置100の発光色度が好ましい白色領域となる範囲の量であることが好ましく、さらに色再現性の観点からはその範囲内において少ないほど好ましい。発光装置100の発光色度(x値,y値)は、x値が0.2以上0.4以下でありy値が0.2以上0.4以下であることが好ましく、x値が0.22以上0.35下でありy値が0.22以上0.35以下であることがより好ましく、x値が0.25以上0.32以下でありy値が0.23以上0.33以下であることがよりいっそう好ましい。なお、この色度(x値,y値)は、国際照明委員会(CIE)のxyz表色系に準拠するものとする。
Further, the content of the
以下、発光装置100の好ましい形態について詳述する。
Hereinafter, the preferable form of the light-emitting
同一順電流値における、第3発光素子20Bの放射束が第2発光素子20Gの放射束より大きく、且つ第2発光素子20Gの放射束が第1発光素子20Rの放射束より大きい場合、波長変換物質30は、図1Bに示すように赤色発光する蛍光体30Rと緑色発光する蛍光体30Gの組み合わせであるか、又は、図1Cに示すように赤色発光する蛍光体30Rであるか、若しくは黄色発光する蛍光体30Yであることが好ましい。これにより、第1発光素子20R、又は第1発光素子20R及び第2発光素子20Gの放射束を補って、発光装置100の赤色、緑色、青色の各色の放射束の均衡を図りやすい。
When the radiant flux of the third
同一順電流値における、第3発光素子20Bの放射束が第1発光素子20Rの放射束より大きく、且つ第1発光素子20Rの放射束が第2発光素子20Gの放射束より大きい場合、波長変換物質30は、図1Bに示すように赤色発光する蛍光体30Rと緑色発光する蛍光体30Gの組み合わせであるか、又は、図1Cに示すように緑色発光する蛍光体30Gであるか、若しくは黄色発光する蛍光体30Yであることが好ましい。これにより、第2発光素子20G、又は第1発光素子20R及び第2発光素子20Gの放射束を補って、発光装置100の赤色、緑色、青色の各色の放射束の均衡を図りやすい。
When the radiant flux of the third
図1A〜1Cに示すように、第1発光素子20R、第3発光素子20B、及び第2発光素子20Gは、この記載順に並置されていることが好ましい。このように、波長変換物質30の励起光を発する第3発光素子20Bが第1発光素子20Rと第2発光素子20Gの間に配置されることによって、赤色、緑色、青色の各色の配光の偏りを抑え、色斑の少ない発光が得られやすい。なお、ここでいう「並置」とは、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bが、上面視の第1方向(本実施の形態では基体10の上面視長手方向)において、順に配置されていることを意味する。なお、このとき、上面視の第1方向に垂直な第2方向(本実施の形態では基体10の上面視短手方向)における、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bの位置(各発光素子の中心で定義する)は、異なっていてもよいが、同一直線上にあることが最も好ましい。
As shown in FIGS. 1A to 1C, the first
図1A〜1Dに示すように、第1発光素子20Rは第1リード電極11aに載置され、第2発光素子20G及び第3発光素子20Bは第2リード電極11cに載置されていることが好ましい。第1発光素子20Rは、正負一対の電極が互いに反対の面に各々設けられる対向電極構造を有する素子が多い。対向電極構造を有する素子は、正負一対の電極の一方が導電性の接着部材65を介してリード電極と接続される。このため、第1発光素子20Rを載置するリード電極と、第2発光素子20G及び第3発光素子20Bを載置するリード電極と、を異ならせることによって、各発光素子の放熱性において有利となる。また、発光装置100を小型に形成しやすい。なお、リード電極を2つとする場合でも、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bの全てを1つのリード電極に載置し且つ直列接続することは可能である。また、リード電極を3つとして、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bを其々、別々のリード電極に載置すれば、各発光素子の放熱性においてよりいっそう有利となる。
As shown in FIGS. 1A to 1D, the first
図1A〜1Cに示すように、発光装置100は、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bを其々1つのみ備えている。これにより、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bの電気的接続を簡素に構成することができ、ひいては発光装置100を小型に形成しやすい。また、図1Dに示すように、発光装置100の外部接続端子は2つであって、その両方が第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bへの給電用である。これにより、発光装置100を簡素、小型に構成することができる。なお、発光装置の給電用の外部接続端子の数は、2つに限られず、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bの配置及び/若しくは電気的接続を考慮して適宜選択でき、例えば3つであってもよい。
As shown in FIGS. 1A to 1C, the
<実施の形態2>
図2Aは、実施の形態2に係る発光装置200の概略上面図である。図2Bは、図2AのB−B断面における概略断面図である。図2Cは、発光装置200の概略下面図である。
<Embodiment 2>
FIG. 2A is a schematic top view of light-emitting
図2A〜2Cに示すように、実施の形態2の発光装置200もまた、赤色発光する第1発光素子20R、緑色発光する第2発光素子20G、青色発光する第3発光素子20Bと、透光性部材42と、を備えている。第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bは、直列接続されている。透光性部材42は、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bを覆っている。透光性部材42は、第3発光素子20Bの光を吸収して発光する波長変換物質30を含んでいる。そして、波長変換物質30は、緑色乃至赤色発光する蛍光体である。なお、同一順電流値において、第3発光素子20Bの放射束は、第1発光素子20Rの放射束より大きく、且つ第2発光素子20Gの放射束より大きい。
As shown in FIGS. 2A to 2C, the
より詳細には、発光装置200は、実施の形態1のような基体10を備えていない。発光装置200は、「チップ・サイズ・パッケージ(CSP)型」とも呼ばれる表面実装型の発光ダイオードである。第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bは其々、フリップチップ実装型の素子である。第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bの下面に設けられた正負一対の電極には、それぞれ一対の突起電極80が接続されている。第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bの上面には、1つの平板状(シート状)の透光性部材42が接合されている。波長変換物質30は、赤色発光する蛍光体30Rと緑色発光する蛍光体30Gの組み合わせからなっている。樹脂成形体17は、第1発光素子20R、第2発光素子20G、第3発光素子20Bの側面及び下面、透光性部材42の側面、並びに突起電極80の側面を被覆している。樹脂成形体17の下面には、各突起電極80に接続した、1つの第1配線膜13a、1つの第2配線膜13c、及び複数の第3配線膜13eが成膜されている。そして、第1発光素子20Rと第3発光素子20B、並びに第2発光素子20Gと第3発光素子20Bは、第3配線膜13eによって互いに直列に接続されている。第1発光素子20Rは、正極端子となる第1配線膜13aと突起電極80を介して接続されている。第2発光素子20Gは、負極端子となる第2配線膜13cと突起電極80を介して接続されている。
More specifically, the
このような構成を有する発光装置200もまた、給電用の外部接続端子が最少2つでよく、色再現性に極めて優れている。
The
図2A,2Cに示すように、発光装置200において、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bは其々、2つの素子で構成されている。このように、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bは其々、1つの素子のみに限定されず、複数の素子で構成されてもよい。すなわち、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bのうちの少なくとも1つが複数の素子で構成されていても、第1発光素子20R(群)、第2発光素子20G(群)、及び第3発光素子20B(群)が全体として直列接続されていればよい。また、その場合、一群を構成する複数の素子間の接続は、直列接続でもよいし、並列接続でもよい。放射束については、一群を構成する全素子の放射束の総和で考えるものとする。このように、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bのうちの少なくとも1つを複数の素子で構成し、その配置を工夫することによって、赤色、緑色、青色の各色の配光の偏りをよりいっそう抑え、色斑の少ない発光がよりいっそう得られやすくなる。本実施の形態2では、上面視の行列配置として、1行目に第2発光素子20G、第3発光素子20B、第1発光素子20Rが左側からこの記載順に並置されており、2行目に第1発光素子20R、第3発光素子20B、第2発光素子20Gが左側からこの記載順に並置されている。
As shown in FIGS. 2A and 2C, in the
図2B,2Cに示すように、発光装置200における給電用の外部接続端子は、第1配線膜13aと第2配線膜13cの2つである。第3配線膜13eは、外部接続端子として利用しなくともよいし、放熱用及び/若しくは半田付け補強用の外部接続端子として利用してもよい。このように、発光装置は、給電用以外の外部接続端子を備えていてもよい。このような給電用以外の外部接続端子の配置により、発光装置の実装姿勢を調整することもできる。
As shown in FIGS. 2B and 2C, there are two external connection terminals for power supply in the light emitting device 200: a
以下、本発明の一実施の形態に係る発光装置における各構成要素について説明する。 Hereinafter, each component in the light-emitting device which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated.
(発光装置100,200)
発光装置100,200は、例えば、発光ダイオード(LED)である。発光装置100,200は、外部接続端子の配置によって、上面発光型(「トップビュー型」とも呼ばれる)にすることも、側面発光型(「サイドビュー型」とも呼ばれる)にすることもできる。上面発光型の発光装置は、実装方向と主発光方向が互いに平行である。側面発光型の発光装置は、実装方向と主発光方向が互いに垂直である。上記実施の形態1,2の発光装置100,200は、上面発光型であって、下方が実装方向となっている。発光装置100,200の上面視形状は、適宜選択できるが、矩形状が量産性において好ましい。また、正方形状でもよいが、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bの配置を考慮すれば、長手方向と短手方向を有する長方形状が好ましい。その場合、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bの並置方向を長手方向とするのが良い。
(
The
(基体10)
基体10は、主として、パッケージ又は配線基板である。基体10は、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bを収容する凹部を有してもよいし、平板状でもよい。凹部の上面視形状は、矩形、角が丸みを帯びた矩形、円形、楕円形などが挙げられる。なかでも、凹部の上面視形状は、凹部開口が大きく設けられやすく、発光素子及び波長変換物質の光を効率良く取り出しやすい、矩形状又は角が丸みを帯びた矩形状であることが好ましい。凹部の側壁面は、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20B及び波長変換物質30の光を効率良く取り出すために、底面から開口側に向かって口径が大きくなるように傾斜(湾曲を含む)していることが好ましい。凹部の側壁面の傾斜角は、適宜選択できるが、凹部底面から95°以上135°以下が好ましく、100°以上120°以下がより好ましい。凹部の深さは、適宜選択できるが、0.1mm以上1mm以下が好ましく、0.25mm以上0.5mm以下がより好ましい。
(Substrate 10)
The
(第1リード電極11a,第2リード電極11c)
第1リード電極11a及び第2リード電極11cは、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bに導電可能な金属部材(ここでいう「金属」は合金を含む)を用いることができる。具体的には、銅、アルミニウム、金、銀、パラジウム、クロム、チタン、タングステン、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、若しくはこれらの合金、又は燐青銅、鉄入り銅などが挙げられる。第1リード電極11a及び第2リード電極11cの諸形状は、上記金属の板材(母体)に、プレス、圧延、エッチングなどの加工を施すことで形成することができる。また、その表面に、銀、アルミニウム、ロジウム又はこれらの合金などの光反射膜が設けられていてもよく、なかでも光反射性に優れる銀又は銀合金が好ましい。なお、第1リード電極11a及び第2リード電極11cは、配線基板の配線であってもよい。この場合の第1リード電極11a及び第2リード電極11cは、めっき、スパッタ、蒸着、印刷、コファイア法、ポストファイア法などにより形成することができる。
(First
The first
(第1配線膜13a,第2配線膜13c,第3配線膜13e)
第1配線膜13a,第2配線膜13c,第3配線膜13eは、上記第1リード電極11a及び第2リード電極11cと同じ金属部材を用いることができる。第1配線膜13a,第2配線膜13c,第3配線膜13eは、単層膜でもよいが、多層膜であることが好ましい。多層膜の例としては、ニッケル/金、ニッケル/パラジウム/金、ニッケル/パラジウム/金/銀などが挙げられる。第1配線膜13a,第2配線膜13c,第3配線膜13eは、めっき、スパッタ、蒸着、印刷などにより形成することができる。
(
The
(樹脂成形体15,17)
樹脂成形体15,17の母材は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を用いることができる。なお、以下に示す樹脂は、その変性樹脂(ハイブリッド樹脂を含む)も含むものとする。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステルのうちのいずれか1つが好ましい。熱可塑性樹脂としては、脂肪族ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂、芳香族ポリフタルアミド樹脂、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート、液晶ポリマー、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。なかでも、芳香族ポリフタルアミド樹脂、脂肪族ポリアミド樹脂、ポリシクロヘキサンテレフタレート、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレートのうちのいずれか1つが好ましい。また、これらの母材中に、充填剤(強化繊維を含む)又は着色顔料として、ガラス、酸化珪素、酸化チタン、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、ワラストナイト、マイカ、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、炭化珪素、酸化アンチモン、スズ酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、カーボンブラックなどの粒子又は繊維を混入させることができる。なかでも、充填剤として酸化珪素を、着色顔料(反射材)として酸化チタン又は酸化亜鉛を用いることが好ましい。樹脂成形体15,17中の着色顔料の含有量は、適宜選択でき、樹脂成形体15,17の光学的機能の観点では多いほうが良いが、流動性への影響を考慮して、20wt%以上70wt%以下が好ましく、30wt%以上60wt%以下がより好ましい。なお、「wt%」は、重量パーセントであり、全構成材料の総重量に対する当該材料の重量の比率を表す。樹脂成形体15,17は、前方への光取り出し効率の観点から、第3発光素子20Bの発光ピーク波長における光反射率が、70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることがよりいっそう好ましい。さらに、樹脂成形体15,17は、白色であることが好ましい。樹脂成形体15,17は、硬化若しくは固化前には流動性を有する状態つまり液状(ゾル状又はスラリー状を含む)を経る。樹脂成形体15,17は、トランスファ成形又は射出成形により成形することができる。なお、基体10が配線基板である場合の母体の材料としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム若しくはこれらの混合物を含むセラミックス、又はエポキシ樹脂、BTレジン、ポリイミド樹脂などの樹脂若しくはこれらの繊維強化樹脂(強化繊維はガラスなど)が挙げられる。
(
A thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used for the base material of the resin molded
(第1発光素子20R,第2発光素子20G,第3発光素子20B)
第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bは、発光ダイオード素子などの半導体発光素子を用いることができる。第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bは、種々の半導体で構成される素子構造と、正負一対の電極と、を有するものであればよい。第1発光素子20Rは、砒化ガリウム乃至燐化ガリウム系半導体の発光素子が好ましい。砒化ガリウム乃至燐化ガリウム系半導体は、可視域における長波長の高効率発光が可能である。第1発光素子20Rの発光ピーク波長は、適宜選択できるが、620nm以上660nm以下が好ましく、620nm以上640nm以下がより好ましい。第1発光素子20Rの上面視における大きさは、第2発光素子20G及び第3発光素子20Bより小さいことが多い。また、同一順電流値における第1発光素子20Rの順電圧は、第2発光素子20Gの順電圧及び第3発光素子20Bの順電圧より小さいことが多い。第2発光素子20G及び第3発光素子20Bは、窒化ガリウム系半導体(InxAlyGa1−x−yN、0<x、0<y、x+y<1)の発光素子が好ましい。窒化ガリウム系半導体は、可視域における短波長の高効率発光が可能である。第2発光素子20Gの発光ピーク波長は、適宜選択できるが、520nm以上560nm以下が好ましく、540nm以上560nm以下がより好ましい。第3発光素子20Bの発光ピーク波長は、適宜選択できるが、435nm以上465nm以下が好ましく、440nm以上460nm以下がより好ましい。第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bは、多くの場合、基板を有する。基板は、透光性であることが好ましいが、これに限定されない。基板の母材としては、サファイア、スピネル、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、シリコン、炭化珪素、砒化ガリウム、燐化ガリウム、燐化インジウム、硫化亜鉛、酸化亜鉛、セレン化亜鉛などが挙げられる。第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bは、正負一対の電極が同一面側に設けられている場合、各電極をワイヤでリード電極と接続する「フェイスアップ実装」を採用することができる。また、各電極を導電性の接着部材でリード電極と接着する「フェイスダウン(フリップチップ)実装」を採用することもできる。正負一対の電極が互いに反対の面に各々設けられている対向電極構造の場合、下面電極が導電性の接着部材でリード電極に接着され、上面電極がワイヤでリード電極と接続される。
(First
As the first
(波長変換物質30)
波長変換物質30は、第3発光素子20Bが発する一次光の少なくとも一部を吸収して、一次光とは異なる波長の二次光を発する。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光(例えば白色光)を発する発光装置とすることができる。波長変換物質30は、以下に示す具体例のうちの1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(Wavelength converting material 30)
The
(第1蛍光体30R)
第1蛍光体30Rは、赤色発光する。第1蛍光体30Rの発光ピーク波長は、適宜選択できるが、620nm以上660nm以下が好ましく、620nm以上640nm以下がより好ましい。具体的には、窒素含有アルミノ珪酸カルシウム(CASN又はSCASN)系蛍光体(例えば(Sr,Ca)AlSiN3:Eu)などが挙げられる。また、マンガン賦活フッ化物蛍光体(一般式A2[M1−aMnaF6]で表される蛍光体(但し、上記一般式中、Aは、K、Li、Na、Rb、Cs及びNH4からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、aは0<a<0.2を満たす))は、スペクトル線幅の比較的狭い発光が可能であり、色再現性の観点において好ましい。このマンガン賦活フッ化物蛍光体の代表例としては、マンガン賦活フッ化珪酸カリウムの蛍光体(例えばK2SiF6:Mn)がある。
(
The
(第2蛍光体30G)
第2蛍光体30Gは、緑色発光する。第2蛍光体30Gの発光ピーク波長は、適宜選択できるが、520nm以上560nm以下が好ましく、540nm以上560nm以下がより好ましい。具体的には、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えばY3(Al,Ga)5O12:Ce)、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えばLu3(Al,Ga)5O12:Ce)、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えばTb3(Al,Ga)5O12:Ce)系蛍光体、シリケート系蛍光体(例えば(Ba,Sr)2SiO4:Eu)、クロロシリケート系蛍光体(例えばCa8Mg(SiO4)4Cl2:Eu)、βサイアロン系蛍光体(例えばSi6−zAlzOzN8−z:Eu(0<z<4.2))、SGS系蛍光体(例えばSrGa2S4:Eu)などが挙げられる。
(
The
(第3蛍光体30Y)
第3蛍光体30Yは、黄色発光する。具体的には、αサイアロン系蛍光体(例えばMz(Si,Al)12(O,N)16(但し、0<z≦2であり、MはLi、Mg、Ca、Y、及びLaとCeを除くランタニド元素)などが挙げられる。このほか、上記第2蛍光体30Gの中には黄色発光する蛍光体もある。また例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体は、Yの一部をGdで置換することで発光ピーク波長を長波長側にシフトさせることができ、黄色発光が可能である。また、これらの中には、橙色発光が可能な蛍光体もある。
(
The
(透光性部材40,42)
透光性部材40,42は、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bを覆い、これらが発する光を装置外部へ透過させる部材である。透光性部材40,42は、電気的絶縁性を有し、第1発光素子20R、第2発光素子20G、第3発光素子20B、及び波長変換物質30が発する光に対して透光性(第3発光素子20Bの発光ピーク波長における光透過率が60%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることがよりいっそう好ましい)を有する部材であればよい。実施の形態1の透光性部材40は、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bを、封止して、埃や水分、外力などから保護する封止部材でもある。
(
The
透光性部材40,42の母材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、TPX樹脂、ポリノルボルネン樹脂、又はこれらの変性樹脂(ハイブリッド樹脂を含む)が挙げられる。なかでも、シリコーン系樹脂(シリコーン樹脂及びその変性樹脂)は、低弾性率で、耐熱性及び耐光性に特に優れるため、好ましい。また、フェニル基を含むシリコーン系樹脂(メチル・フェニルシリコーン系樹脂〜ジフェニルシリコーン系樹脂)は、シリコーン系樹脂のなかでも耐熱性及びガスバリア性が比較的高く、より好ましい。
Examples of the base material of the
透光性部材40,42の充填剤は、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。透光性部材40,42の充填剤は、これらのうちの1種を単独で、又はこれらのうちの2種以上を組み合わせて用いることができる。特に、透光性部材40,42の熱膨張係数の低減剤としては、酸化珪素が好ましい。透光性部材40,42の充填剤の形状は、適宜選択でき、不定形(破砕状)でもよいが、流動性の観点では球状が好ましい。透光性部材40,42中の充填剤の含有量は、適宜選択でき、透光性部材40,42の熱膨張係数、流動性等を考慮して適宜決めればよいが、0.1wt%以上50wt%以下が好ましく、1wt%以上30wt%以下がより好ましい。また、透光性部材40,42の充填剤として、ナノ粒子(粒径が1nm以上100nm以下の粒子)を用いることで、第3発光素子20Bの青色光の散乱(レイリー散乱を含む)を増大させ、波長変換物質30の使用量を低減することもできる。このナノ粒子の充填剤としては、例えば酸化珪素又は酸化ジルコニウムが好ましい。
Examples of the filler for the
(ワイヤ50)
ワイヤ50は、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bの電極どうし、又はこれら発光素子の電極とリード電極と、を接続する導線である。また、ワイヤ50は、保護素子70の電極と、リード電極と、の接続にも用いることができる。具体的には、金、銅、銀、白金、アルミニウム、パラジウム又はこれらの合金の金属線(ここでいう「金属」は合金を含む)を用いることができる。特に、透光性部材40からの応力による破断が生じにくく、熱抵抗などに優れる金線又は金合金線が好ましい。また、光反射性を高めるために、少なくとも表面が銀又は銀合金で構成されていてもよい。ワイヤ50の線径は、適宜選択できるが、5μm以上50μm以下が好ましく、10μm以上40μm以下がより好ましく、15μm以上30μm以下がよりいっそう好ましい。
(Wire 50)
The
(接着部材60,65)
接着部材60,65は、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bをリード電極に接着する部材である。接着部材65は、保護素子70のリード電極への接着にも用いることができる。電気的絶縁性の接着部材60は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、又はこれらの変性樹脂(ハイブリッド樹脂を含む)などを用いることができる。導電性の接着部材65は、銀、金、パラジウムなどの導電性ペーストのほか、錫−ビスマス系、錫−銅系、錫−銀系、金−錫系の半田などを用いることができる。
(
The
(保護素子70)
保護素子70は、静電気、高電圧サージなどから第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bを保護するための素子である。具体的な保護素子70としては、例えばツェナーダイオードが挙げられる。保護素子70は、必ずしも要るとは限らず、発光装置に要求される信頼性に応じて備えられればよい。
(Protective element 70)
The
(突起電極80)
突起電極80は、バンプ又はピラーなどとも呼ばれる。突起電極80は、金属又は合金の小片で構成することができる。具体的には、例えば、金、銀、銅、鉄、錫、白金、亜鉛、ニッケル、アルミニウム、タングステン、又はこれらの合金が挙げられる。なかでも、銅は、熱伝導性に優れ、比較的安価であるため、銅又は銅合金が特に好適である。また、金は、また化学的に安定であり表面酸化が少なく接合しやすい性質を有するため、金又は金合金も好ましい。突起電極80は、接合性の観点から、表面に金又は銀などの被膜を有してもよい。
(Projection electrode 80)
The protruding
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。 Examples according to the present invention will be described in detail below. Needless to say, the present invention is not limited to the following examples.
<実施例1>
実施例1の発光装置は、図1A,1B,1Dに示す例の発光装置100の構造を有する、略直方体状の上面発光型且つ表面実装型の発光ダイオードである。
<Example 1>
The light-emitting device of Example 1 is a substantially rectangular parallelepiped top-emitting and surface-mounted light-emitting diode having the structure of the light-emitting
基体10は、大きさが縦1.4mm、横4.0mm、厚さ0.6mmであり、正負一対の第1及び第2リード電極11a,11cに、樹脂成形体15が一体に成形されて構成されたパッケージである。この基体10は、複数対の第1及び第2リード電極11a,11cが吊りリードを介して縦横に連なって成る加工金属板(リードフレーム)を、金型内に設置して、液状の樹脂成形体15の構成材料を注入して硬化、離型させた後、切断(個片化)することで作製される。
The
第1及び第2リード電極11a,11cは其々、表面に銀の鍍金が施された最大厚0.2mmの銅合金の板状小片である。それぞれ外部接続端子となる第1及び第2リード電極11a,11cの下面の露出領域は、樹脂成形体15の下面と実質的に同一面であって、基体10の下面を構成している。第1及び第2リード電極11a,11cは其々、基体10(樹脂成形体15)の4つの端面において、切断された吊りリードが露出している。
The first and
樹脂成形体15は、上面視の外形が縦1.4mm、横4.0mmの矩形状であり、最大厚0.6mmであって、酸化珪素と酸化チタンを含有するエポキシ樹脂製である。樹脂成形体15の上面すなわち基体10の上面の略中央には、上面視で角が丸みを帯びた縦1.0mm、横3.7mmの矩形状の開口で、深さ0.4mmの凹部が形成されている。凹部の側壁面は、凹部の底面と111.3°の角度をなす傾斜面である。
The
基体10の凹部底面(素子載置面)における、正極側の第1リード電極11aの上面には、第1発光素子20Rが、銀ペーストの接着部材65により、基板側を接着されている。負極側の第2リード電極11cの上面には、第2発光素子20G及び第3発光素子20Bが、ジメチルシリコーン樹脂の接着部材60により、基板側を接着されている。第1発光素子20Rは、燐化ガリウム基板上に燐化ガリウム系半導体の素子構造が積層された、赤色(順電流120mAにて、順電圧2.1V、放射束85mW、発光ピーク波長約630nm)発光可能な、縦320μm、横320μmの上面視矩形状のLED素子である。第2発光素子20Gは、サファイア基板上に窒化ガリウム系半導体の素子構造が積層された、緑色(順電流120mAにて、順電圧3.1V、放射束105mW、発光ピーク波長約523nm)発光可能な、縦650μm、横650μmの上面視矩形状のLED素子である。第3発光素子20Bは、サファイア基板上に窒化ガリウム系半導体の素子構造が積層された、青色(順電流120mAにて、順電圧3.0V、放射束190mW、発光ピーク波長約453nm)発光可能な、縦650μm、横650μmの上面視矩形状のLED素子である。第1発光素子20Rは、p電極が接着部材65により第1リード電極11aに接着され、n電極が第3発光素子20Bのp電極にワイヤ50で接続されている。第3発光素子20Bは、n電極が第2発光素子20Gのp電極にワイヤ50で接続されている。第2発光素子20Gは、n電極が負極側の第2リード電極11cの上面にワイヤ50で接続されている。ワイヤ50は、線径25μmの金線である。
The first
基体10の凹部には、透光性部材40が充填され、第1発光素子20R、第2発光素子20G、及び第3発光素子20Bを被覆している。透光性部材40は、メチル・フェニルシリコーン樹脂を母材とし、その中に、マンガン賦活フッ化珪酸カリウムの第1蛍光体30R(発光ピーク波長約630nm)と、βサイアロンの第2蛍光体30G(発光ピーク波長約540nm)からなる波長変換物質30と、酸化珪素の充填剤と、を含有している。波長変換物質30は、沈降により、透光性部材40中における下方(凹部底面)側に偏在している。透光性部材40の上面は、基体10(樹脂成形体15)の上面と略同一面であり、略平坦面(厳密には硬化収縮により若干の凹面)になっている。この透光性部材40は、液状の構成材料がディスペンサなどにより基体10の凹部内に滴下され、加熱により硬化することで形成される。
The concave portion of the
以上のように構成された実施例1の発光装置は、順電流120mAにおいて、色度(x,y)=(0.28,0.28)、88lmで発光可能である。そして、この実施例1の発光装置は、実施の形態1の発光装置100と同様の効果を奏することができる。
The light emitting device of Example 1 configured as described above can emit light with chromaticity (x, y) = (0.28, 0.28), 88 lm at a forward current of 120 mA. And the light-emitting device of this Example 1 can have the same effect as the light-emitting
本発明の一実施の形態に係る発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト装置、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告や行き先案内等の各種表示装置、プロジェクタ装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置などに利用することができる。 A light emitting device according to an embodiment of the present invention includes a backlight device for a liquid crystal display, various lighting fixtures, a large display, various display devices such as advertisements and destination guidance, a projector device, a digital video camera, a facsimile, a copy It can be used for an image reading apparatus in a machine, a scanner or the like.
10…基体
11a…第1リード電極、11c…第2リード電極
13a…第1配線膜、13c…第2配線膜、13e…第3配線膜
15,17…樹脂成形体
20R…第1発光素子(赤色発光の発光素子)
20G…第2発光素子(緑色発光の発光素子)
20B…第3発光素子(青色発光の発光素子)
30…波長変換物質
30R…赤色発光の蛍光体(第1蛍光体)
30G…緑色発光の蛍光体(第2蛍光体)
30Y…黄色発光の蛍光体(第3蛍光体)
40,42…透光性部材
50…ワイヤ
60,65…接着部材
70…保護素子
80…突起電極
100,200…発光装置
DESCRIPTION OF
20G ... Second light emitting element (green light emitting element)
20B ... 3rd light emitting element (light emitting element of blue light emission)
30 ...
30G ... Green-emitting phosphor (second phosphor)
30Y ... Yellow-emitting phosphor (third phosphor)
40, 42 ...
Claims (6)
緑色発光する第2発光素子と、
青色発光する第3発光素子と、
前記第3発光素子の光を吸収して発光する波長変換物質を含み、前記第1乃至第3発光素子の上面に位置する1つの平板状の透光性部材と、
前記第1発光素子の側面と前記第3発光素子の側面の間に位置し、前記第3発光素子の発光ピーク波長における光反射率が70%以上である樹脂成型体と、
前記第1乃至第3発光素子は下面に正負一対の電極を有し、前記正負一対の電極とそれぞれ接続される一対の突起電極と、
前記樹脂成型体の下面に位置し、前記突起電極と接続される複数の配線膜と、
を備え、
前記第1発光素子、前記第2発光素子、及び第3発光素子が直列接続されており、
同一順電流値における前記第3発光素子の放射束が前記第1発光素子の放射束及び前記第2発光素子の放射束より大きく、
前記波長変換物質が赤色発光する蛍光体であるか、又は緑色発光する蛍光体であるか、又は赤色発光する蛍光体と緑色発光する蛍光体の組み合わせであるか、又は黄色発光する蛍光体であり、
前記樹脂成型体は、前記第1乃至第3発光素子の側面及び前記第1乃至第3発光素子の下面、前記透光性部材の側面、および前記突起電極の側面を被覆する発光装置。 A first light emitting element emitting red light;
A second light emitting element that emits green light;
A third light emitting element emitting blue light;
A flat plate-shaped translucent member that includes a wavelength converting material that absorbs and emits light from the third light-emitting element , and is positioned on an upper surface of the first to third light-emitting elements;
A resin molded body located between a side surface of the first light emitting element and a side surface of the third light emitting element, and having a light reflectance of 70% or more at an emission peak wavelength of the third light emitting element;
The first to third light emitting elements each have a pair of positive and negative electrodes on a lower surface, and a pair of protruding electrodes connected to the pair of positive and negative electrodes,
A plurality of wiring films located on the lower surface of the resin molded body and connected to the protruding electrodes;
With
The first light emitting element, the second light emitting element, and the third light emitting element are connected in series,
The radiant flux of the third light emitting element at the same forward current value is larger than the radiant flux of the first light emitting element and the radiant flux of the second light emitting element;
The wavelength converting substance is a phosphor emitting red light, a phosphor emitting green light, a combination of a phosphor emitting red light and a phosphor emitting green light, or a phosphor emitting yellow light. The
The resin molded body is a light-emitting device that covers the side surfaces of the first to third light-emitting elements, the lower surface of the first to third light-emitting elements, the side surface of the translucent member, and the side surfaces of the protruding electrodes .
前記波長変換物質が、赤色発光する蛍光体であるか、又は赤色発光する蛍光体と緑色発光する蛍光体の組み合わせであるか、又は黄色発光する蛍光体である、請求項1に記載の発光装置。 At the same forward current value, the radiant flux of the third light emitting element is larger than the radiant flux of the second light emitting element, and the radiant flux of the second light emitting element is larger than the radiant flux of the first light emitting element,
The light emitting device according to claim 1, wherein the wavelength converting substance is a phosphor that emits red light, a combination of a phosphor that emits red light and a phosphor that emits green light, or a phosphor that emits yellow light. .
前記波長変換物質が、緑色発光する蛍光体であるか、又は赤色発光する蛍光体と緑色発光する蛍光体の組み合わせであるか、又は黄色発光する蛍光体である、請求項1に記載の発光装置。 At the same forward current value, the radiant flux of the third light emitting element is larger than the radiant flux of the first light emitting element, and the radiant flux of the first light emitting element is larger than the radiant flux of the second light emitting element,
2. The light emitting device according to claim 1, wherein the wavelength converting substance is a phosphor emitting green light, a combination of a phosphor emitting red light and a phosphor emitting green light, or a phosphor emitting yellow light. .
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